,是我們體驗這個世界的基礎(chǔ);人類在黑暗中摸索,直到迎來黎明。作為無毒無害的重要能源,光在人類文明的發(fā)展中起著不可或缺的作用。例如,光合作用是維持著生態(tài)平衡的重要過程,其主要是由綠色植物吸收二氧化碳(CO2)和水(H2O)產(chǎn)生有機物質(zhì)并釋放氧氣。如果沒有光,這種平衡將會被打破,人類的生存將會受到巨大的威脅。利用光來開發(fā)更多新的智能材料(如光刻、儲存和信號轉(zhuǎn)換等)一直得到眾多研究人員的關(guān)注,并通過各種形式改善著我們的生活。

其中,光激活材料由于其在超分辨率成像、生物傳感和光學(xué)開關(guān)相關(guān)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用,得到越來越多研究團隊的關(guān)注。然而,常見的光激活行為通常是由光化學(xué)過程主導(dǎo)的,例如光致關(guān)環(huán)-開環(huán)和光學(xué)異構(gòu)化等;大多數(shù)情況下,這些反應(yīng)在兩個或多個穩(wěn)態(tài)分子之間進行切換或轉(zhuǎn)化,但通常會伴隨著不明的中間產(chǎn)物的產(chǎn)生,這些可能會帶來不必要的能量耗散或不可逆性受損;因此,利用這種光化學(xué)的機制來實現(xiàn)光激活的材料仍存在很多亟待解決的問題。相比之下,光物理主導(dǎo)的光激活過程顯得較有優(yōu)勢,但是材料實例體系鮮有報道。聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)是唐本忠院士團隊于2001年報道的一類“反?!惫馕锢硇袨椋鄬τ趥鹘y(tǒng)發(fā)光材料聚集導(dǎo)致熒光淬滅(ACQ)效應(yīng),從根本上解決了長期限制聚集態(tài)發(fā)光效率提高的瓶頸,在光電器件、生物成像和疾病診療中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。

華南理工大學(xué)唐本忠院士/王志明研究員《Mater. Horiz.》:原位納米晶制備的新策略——光誘導(dǎo)結(jié)晶熒光增強?

近期,華南理工大學(xué)唐本忠院士團隊王志明研究員課題組提出一種基于AIE思想且光物理過程主導(dǎo)新型光激活材料實例—光誘導(dǎo)結(jié)晶熒光增強(Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement,PICEE)。該工作采用四苯基乙烯(TPE)骨架制備成異喹啉的有機鹽衍生物(TIOdB),除了具有顯著的AIE現(xiàn)象外,其在低功率連續(xù)光照射下,其在溶液中的熒光強度大幅度增強,具有顯著的光激活特性。通過核磁、吸收-發(fā)射光譜等數(shù)據(jù)分析,該光激活過程并沒有發(fā)生常見的化學(xué)反應(yīng),而是由光誘導(dǎo)分子聚集變化為主導(dǎo)的物理行為。通過SEM形貌表征,我們可以直觀地觀察到,隨著輻照時間的延長,原本無規(guī)則的小的納米顆粒逐漸消失并伴隨著明顯的大尺寸的晶體的形成,加之其AIE特性而導(dǎo)致熒光增強。借助晶體分析和初步的理論計算,這種物理過程可以解釋為:在光激發(fā)下,激發(fā)態(tài)的TIOdB分子構(gòu)象發(fā)生了變化,導(dǎo)致其通過分子間的強相互作用形成更加規(guī)整有序的排列,如納米晶體或更大更緊密的聚集體。另外,所用光照強度與其熒光增加強度之間存在一定的線性關(guān)系,這在優(yōu)化與監(jiān)測植物生長條件上具有一定的應(yīng)用潛力;同時,TIOdB具有良好生物相容性,其在高質(zhì)量生物光激活熒光成像和診療中具有非常大的應(yīng)用前景。這些結(jié)果表明,PICEE過程可以為設(shè)計原位形成納米晶體和開發(fā)更多具有新的光激活機制的多功能材料提供一種新的策略。

相關(guān)成果日前以“Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement (PICEE)”為題發(fā)表于《Materials Horizons》,文章第一作者為華南理工大學(xué)博士研究生陳孔麒,通訊作者為華南理工大學(xué)王志明研究員唐本忠院士

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